4.5 牛顿运动定律的应用 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

4.5牛顿运动定律的应用 人教版（2019）高中物理 必修第一册 第四章 运动和力的关系 1.知道两类基本动力学问题，理解加速度是联系力与运动的核心桥梁。 2.掌握两类动力学问题的解题思路与规范步骤，能独立解决水平面内的匀变速动力学问题。 3.理解正交分解法的建轴原则，会用正交分解法解决简单的多力动力学问题。 交警没有看到刹车过程，为什么能通过刹车痕长度算出车速？这里用到了哪些物理知识？ 那刹车的加速度又是由什么决定的呢？ 这个问题里，我们是先知道了受力，还是先知道了运动情况？ 总结：在实际问题中，我们经常会遇到两类核心问题：一类是知道物体的受力情况，推算它的运动情况；另一类是知道物体的运动情况，反推它的受力情况。这两类问题，都可以通过牛顿运动定律来解决，核心的桥梁就是——加速度。今天我们就系统学习牛顿运动定律的应用。 一、从受力确定运动情况 一、从受力确定运动情况 1.思路建构 如果已知一个物体受到的所有力，要想求它运动的速度、位移或者时间，我们应该按怎样的路径去分析？ 逻辑链条： 加速度是受力通往运动的必经之路，是核心中间量。 力分析 求合外力 由牛顿第二定律求加速度 结合运动学公式求运动参量 一、从受力确定运动情况 例题1：水平地面上有一个质量m=2kg的静止物块，受到水平向右的恒力F=10N作用。已知物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g取10m/。求： （1）物块运动的加速度大小； （2）物块开始运动后，3s末的速度大小； （3）3s内物块的位移大小。 解决动力学问题的第一步是什么？ 受力分析要按什么顺序来画，才能避免漏力？ mg 一、从受力确定运动情况 竖直方向上物块有加速度吗？竖直方向的合力是多少？ 所以支持力和重力是什么关系？ 水平方向的合外力怎么计算？ 滑动摩擦力的计算公式是什么？ 代入数值分步计算： =mg=2×10=20N f=μ=0.2×20=4N =F-f=10-4=6N mg 一、从受力确定运动情况 合力求出来了，下一步求什么？用什么公式？ 计算：a= = =3m/，方向水平向右。 现在加速度有了，物块的初速度是多少？做什么性质的运动？ 求3s末的速度用哪个公式？求位移用哪个公式？ 结果： v=at=3×3=9m/s x=a=×3×=13.5m 易错点提醒： 1.滑动摩擦力的计算必须用正压力，水平面上正压力等于重力，但不是所有情况都等于重力。 2.必须先统一单位再计算，本题质量单位是千克，符合国际单位制，可直接代入。 3.加速度是矢量，不仅要求大小，还要明确方向。 一、从受力确定运动情况 2.方法小结 这类问题的解题流程： ①确定研究对象； ②按顺序受力分析，画出受力示意图； ③沿运动方向求合外力； ④根据牛顿第二定律求解加速度； ⑤分析运动性质，选用合适的运动学公式求解速度、位移或时间。 二、从运动情况确定受力 二、从运动情况确定受力 1.思路建构 如果反过来，知道物体的运动情况，比如知道它的速度、位移、时间，要求某个未知力的大小，分析思路又是怎样的？ 逻辑链条： 不管是哪类问题，核心都是先求加速度，加速度是连接受力与运动的唯一桥梁。 分析运动过程 由运动学公式求加速度 由牛顿第二定律求合外力 结合受力分析求解未知力 例题2：一辆质量m=2.0t的汽车在平直公路上以=20m/s的速度行驶，驾驶员紧急刹车后，汽车滑行x=25m后停下。假设汽车刹车后做匀减速直线运动，求汽车刹车过程中受到的阻力大小。 二、从运动情况确定受力 这道题里，汽车做什么运动？已知哪些运动学量？ 选哪个运动学公式求加速度最方便？ 计算加速度： 取汽车运动方向为正方向，则=20m/s，v=0，x=25m 由-=2ax得： a= = = - = -8m/ 加速度是负的，说明什么？ 负号表示阻力方向与运动方向相反，因此阻力大小为16000N。 二、从运动情况确定受力 接下来求阻力，怎么分析受力？ 单位换算：m=2.0t=2000kg 计算：f=ma=2000×(-8)=-16000N 负号表示阻力方向与运动方向相反，因此阻力大小为16000N。 二、从运动情况确定受力 总结：计算动力学问题时，必须先选取正方向，所有矢量的符号都要与正方向一致；单位必须统一为国际单位制，这是计算正确的前提。 2.方法小结 这类问题的解题流程： 二、从运动情况确定受力 确定研究对象； ②分析运动过程，明确已知运动参量与运动性质； ③选取正方向，选用合适的运动学公式求解加速度； ④根据牛顿第二定律求解合外力； ⑤结合受力分析，求出待求的未知力。 三、动力学通用解题方法与正交分解 1.通用解题步骤提炼 对比两类问题的解题流程，找出共同的步骤，总结出动力学问题的“六步解题法”： 三、动力学通用解题方法与正交分解 1.定对象 明确研究对象，根据问题选择隔离法或整体法； 2.析受力 按“重力—弹力—摩擦力—其他力”的顺序受力分析，画出受力示意图； 3.析运动 分析运动过程，明确运动性质、已知参量和待求参量； 4.建坐标 建立直角坐标系，通常取加速度方向为其中一轴的正方向，垂直加速度方向为另一轴； 5.列方程 沿坐标轴方向分解力，根据牛顿第二定律列方程；结合运动学公式列方程； 6.解检验 联立方程求解，检验结果的物理意义是否合理。 2.正交分解法的原则 为什么我们通常沿加速度方向建立坐标轴？ 因为垂直于加速度的方向上，物体没有加速度，合力为零，这样分解后，垂直方向列平衡方程，沿加速度方向列牛顿第二定律方程，计算最简便。 三、动力学通用解题方法与正交分解 正交分解的核心原则是——让加速度落在坐标轴上，最大限度简化计算。 变式应用（斜向受力）：若例题1中，拉力改为与水平方向成37°角斜向上拉物块，其他条件不变，求3s末的速度。 三、动力学通用解题方法与正交分解 此时支持力还等于重力吗？ 竖直方向：+Fsin37°=mg，因此=mg-Fsin37°，支持力小于重力，摩擦力也随之减小。 水平方向：Fcos37°-f=ma 代入数值：a=1.6m/，v=4.8m/s。 总结：当力不在运动方向上时，用正交分解法分解力，再分别列方程求解。 课堂小结 4.牛顿运动定律的应用 一、两类基本动力学问题 1.已知受力→求运动 逻辑：受力分析→合外力→加速度→运动参量 2.已知运动→求受力 逻辑：运动分析→加速度→合外力→未知力 核心桥梁：加速度 二、通用解题步骤（六步法） 定对象→析受力→析运动→建坐标→列方程→解检验 三、核心方法：正交分解法 原则：沿加速度方向建轴，垂直方向合力为零 本节内容结束！ $